還是那句話，光刻機(jī)救不了中國(guó)半導(dǎo)體。
（注意：28nm光刻機(jī)，這個(gè)稱呼本身并不太準(zhǔn)確。因?yàn)楣饪虣C(jī)大多數(shù)都是以光源類型來(lái)定義的，ASML最先進(jìn)的光刻機(jī)并不叫3nm光刻機(jī)，而是叫EUV光刻機(jī)——EUV指的是它采用了波長(zhǎng)僅為13.5nm的極紫外光源。不過，為了方便行文討論，本文姑且就將能用于生產(chǎn)28nm制程芯片的光刻機(jī)稱作“28nm光刻機(jī)”。）
人性的一大特點(diǎn)就是喜歡簡(jiǎn)單，討厭麻煩，我們的大腦會(huì)自動(dòng)給很多事情貼標(biāo)簽以加快處理效率——這是千百萬(wàn)年猿人老祖宗們留給我們的“遺產(chǎn)”，因?yàn)樵橙藗冊(cè)诿鎸?duì)猛獸的時(shí)候沒時(shí)間思考，發(fā)現(xiàn)一點(diǎn)風(fēng)吹草動(dòng)就需要立刻跑路。史前時(shí)代那些遇到事兒還仔細(xì)研究的猿人們，只怕來(lái)不及把自己的DNA延續(xù)下去，就已經(jīng)被劍齒虎給吃了。
但當(dāng)人類發(fā)展到文明時(shí)代后，這種“保命機(jī)制”卻變成了一種尷尬的存在。文明時(shí)代的人類不再需要面對(duì)猛獸，但卻常常需要深度思考。而此時(shí)我們的大腦仍然是“偷懶”的老樣子，常常用最簡(jiǎn)單的歸因取代本應(yīng)長(zhǎng)篇大論的分析與思考。
最近“國(guó)產(chǎn)28nm光刻機(jī)”傳說有望年底交付云云，又引起了不少人的討論。大腦“偷懶”后的歸因效應(yīng)再度顯現(xiàn)——很多人覺得“國(guó)產(chǎn)28nm光刻機(jī)”出來(lái)了，中國(guó)半導(dǎo)體就牛逼了。
其實(shí)想想就知道：這種牽動(dòng)國(guó)家前途與命運(yùn)的命脈行業(yè)，這種產(chǎn)業(yè)鏈極度漫長(zhǎng)繁雜的高精尖行業(yè)，怎么可能會(huì)因?yàn)檫@一個(gè)東西的成敗與否就“冰火兩重天”呢？
毛主席當(dāng)年說“抗日戰(zhàn)爭(zhēng)急不得”，意思是說由于當(dāng)時(shí)中日實(shí)力對(duì)比懸殊，我們是沒辦法對(duì)日本侵略者搞“決戰(zhàn)決勝”或者“速勝”的，必須一點(diǎn)點(diǎn)耗死對(duì)方——這就是所謂的“持久戰(zhàn)”。
現(xiàn)在的邏輯也是一樣的，半導(dǎo)體行業(yè)這么多年，別人的體系和我們的體系相比強(qiáng)大太多，想著靠一兩件設(shè)備就翻盤，這其實(shí)并不現(xiàn)實(shí)。
01 我們距離“28nm光刻機(jī)”還有多遠(yuǎn)？
作為頂級(jí)廠商，絕對(duì)行業(yè)老大，ASML光刻機(jī)的供應(yīng)商有5000多家，遍及全球。因此完全可以說ASML的光刻機(jī)是集合了全球智慧所制造出來(lái)的產(chǎn)品——你讓荷蘭人自己獨(dú)立制造，他們也是造不出來(lái)的——ASML的極紫外光源，用的是收購(gòu)回來(lái)的美國(guó)Cymer，光學(xué)鏡片用的是德國(guó)蔡司，機(jī)電零部件用的是美國(guó)Sparton……
別說荷蘭了，“美帝”自己也是沒辦法100%自己生產(chǎn)的。
所以我們的任務(wù)真的很艱巨，在面對(duì)制裁的情況下，我們很可能要自己把這一系列的東西都給弄出來(lái)。
當(dāng)然，這其實(shí)也有好處，因?yàn)椴还茏詈髧?guó)產(chǎn)化率結(jié)果如何，發(fā)展這些東西總比不發(fā)展要好——總還是有中國(guó)企業(yè)能拿出產(chǎn)品且賺到錢的。
先看一看國(guó)內(nèi)部分做光刻機(jī)零部件供應(yīng)商的水平吧。
僅以這幾家國(guó)內(nèi)企業(yè)的水平來(lái)看，能加工28nm芯片的國(guó)產(chǎn)光刻機(jī)距離誕生確實(shí)可能還有一些距離。
理由很簡(jiǎn)單：
先說光源，國(guó)內(nèi)目前的光源還是193nm波長(zhǎng)的ArF光源，當(dāng)年ASML突破28nm制程時(shí)候用的也是193nm波長(zhǎng)的ArF光源，這個(gè)基本上是一致的。
再說掩膜版，目前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的掩膜版目前圖形尺寸在180nm，正在攻關(guān)130nm——這個(gè)距離制造28nm芯片的要求還是有些距離。
再說工件臺(tái)，ASML當(dāng)年崛起的一個(gè)關(guān)鍵操作就是用水的折射，讓193nm的深紫外線波長(zhǎng)驟降到了134nm，實(shí)現(xiàn)這個(gè)操作的部件，就是浸沒式的工件臺(tái)。而國(guó)內(nèi)目前最先進(jìn)的、量產(chǎn)的工作臺(tái)還是干式非浸沒的，所以顯然還不太能實(shí)現(xiàn)28nm的技術(shù)要求。
由此可見，除非我們掌握了繞過ASML經(jīng)驗(yàn)的新路線，有了一套全新的生產(chǎn)工藝，否則國(guó)產(chǎn)28nm光刻機(jī)的到來(lái)還是需要時(shí)間的。
02 兩年時(shí)間，中國(guó)半導(dǎo)體裝備進(jìn)步如何？
2021年3月份的時(shí)候，我們寫過一篇講中國(guó)半導(dǎo)體裝備行業(yè)的文章——《光刻機(jī)救不了中國(guó)半導(dǎo)體》。在那篇文章里，局長(zhǎng)主要提了兩個(gè)觀點(diǎn)：
第一，不要問芯片怎么樣，要問設(shè)備怎么樣——光刻機(jī)只是產(chǎn)線上的一個(gè)主要設(shè)備，其他設(shè)備的國(guó)產(chǎn)替代和追趕同樣重要。
第二，中國(guó)半導(dǎo)體裝備企業(yè)最缺的是實(shí)戰(zhàn)機(jī)會(huì)——我們需要讓越來(lái)越多的晶圓廠購(gòu)買國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體裝備，需要讓國(guó)產(chǎn)設(shè)備有一線生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)并且跟著一線經(jīng)驗(yàn)不斷迭代。
兩年過去了，這兩句話其實(shí)依然沒有過時(shí)。
先回顧一下兩年前中國(guó)半導(dǎo)體裝備行業(yè)的一個(gè)概況，包括光刻機(jī)在內(nèi)，幾種主流半導(dǎo)體裝備的指標(biāo)滿足情況大致如下：
兩年時(shí)間過去后，國(guó)內(nèi)廠商的追趕情況大致如下：
總體而言，兩年時(shí)間過去，中國(guó)半導(dǎo)體設(shè)備指標(biāo)上的整體進(jìn)步是非常顯著的，除光刻設(shè)備外，基本都已經(jīng)進(jìn)入“28nm-14nm”——按照半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展歷程，2010年前后，國(guó)際先進(jìn)水平也就28nm，直到2015年才實(shí)現(xiàn)了14nm。
這是個(gè)非常振奮人心的消息。
不過，這并不意味著我們現(xiàn)在就能高興宣布“28nm芯片可以100%國(guó)產(chǎn)化了！”。
為什么呢？因?yàn)榱计仿省?/p>
03 提高良品率，國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體裝備的新任務(wù)
在實(shí)驗(yàn)室條件下，我們大概率是可以造出100%國(guó)產(chǎn)化28nm芯片的，但如果放在現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)中，這或許就有點(diǎn)懸了。
可以說，良品率問題是制約國(guó)產(chǎn)半導(dǎo)體設(shè)備普及推廣的最重要因素，很可能沒有之一，制約的方面主要有兩個(gè)：錢和時(shí)間。
先說錢的事情：良品率保持在80%以上，生產(chǎn)企業(yè)才能實(shí)現(xiàn)止損盈利。但現(xiàn)實(shí)是：25%國(guó)產(chǎn)化的28nm制程生產(chǎn)線上，良品率就已經(jīng)掉到了75%，而隨著國(guó)產(chǎn)化率的提高，良品率也在不斷下降，50%國(guó)產(chǎn)化的情況下，良品率就已經(jīng)掉到60%了。
而臺(tái)積電的28nm生產(chǎn)線的良品率，是96%。
這也就意味著，要提高裝備的國(guó)產(chǎn)化率，就要面臨良品率的下跌，晶圓廠就要虧錢。工程師們必須盡快調(diào)試優(yōu)化，然后慢慢提高良品率，同時(shí)國(guó)家還必須在這段難熬的時(shí)間里給予資金支持和補(bǔ)貼，幫著企業(yè)續(xù)命。
再說時(shí)間的事情：設(shè)備進(jìn)場(chǎng)之后也不是當(dāng)天就能開始干活兒的，需要相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間的調(diào)試工作，且這個(gè)階段是沒有什么捷徑可走的。產(chǎn)線從建設(shè)完畢到量產(chǎn)，中間可能需要一年到數(shù)年的時(shí)間。而且，對(duì)我們來(lái)說，中間還疊加了提高國(guó)產(chǎn)化率的任務(wù)；另外，外面的廠商也在進(jìn)步，ASML、應(yīng)用材料、東京電子等等企業(yè)可一點(diǎn)也沒停下腳步哦。
哦，對(duì)了，提高良品率的好辦法之一就是裝備更先進(jìn)的檢測(cè)設(shè)備，這樣可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，但是檢測(cè)設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化率現(xiàn)在其實(shí)也并不高，所以這個(gè)部分我們也需要努力。
綜合來(lái)看，就是：想要高度國(guó)產(chǎn)化生產(chǎn)28nm及更先進(jìn)制程的芯片，就需要連續(xù)不斷N多年如一日地投資投資再投資，不僅要投資半導(dǎo)體設(shè)備、材料企業(yè)，還要投資下游的科技企業(yè)讓他們有動(dòng)力采購(gòu)國(guó)產(chǎn)芯片——這樣下游愿意買國(guó)產(chǎn)芯片，中游愿意用國(guó)產(chǎn)機(jī)器，上游突破設(shè)備做研發(fā)——然后就等著用錢燒出來(lái)一個(gè)未來(lái)。
不僅要氪金，而且要爆肝，然后才能追趕，最后實(shí)現(xiàn)超越。
其實(shí)半導(dǎo)體這個(gè)領(lǐng)域還是很適合中國(guó)的，因?yàn)榻Y(jié)合韓國(guó)人當(dāng)年發(fā)展面板行業(yè)的故事就能知道，芯片、面板都是需要那種非常有確定性的行業(yè)，大家跟著摩爾定律往下走就行了（雖然現(xiàn)在似乎快走到頭了），這就非常適合中國(guó)這種大體量玩家狠狠砸錢然后按照市場(chǎng)規(guī)律發(fā)展——中國(guó)是全球最大的芯片消費(fèi)國(guó)，一個(gè)國(guó)家吃了全球一半芯片產(chǎn)能。
我還是非常相信我們干這個(gè)行業(yè)的“資源稟賦”的。
你看看，這是一個(gè)光刻機(jī)能解決的問題嗎？